年产10万吨高盐稀态发酵酱油车间设计复习进程.docx

1、年产10万吨高盐稀态发酵酱油车间设计复习进程1 引言国以民为本，民以食为天，食以味为先。酱油就是这些调味品当中重要的一个。最早的酱油也叫清酱，古时清酱是由最开始的动物肉剁成肉泥在发酵生成的油。到唐朝的时候用黄豆、小麦进行发酵制酱，经过古人的不懈的努力，最终在南宋时期臻于完善，并在山家清供一书中第一次以“酱油”之名载入中华文明的历史1。而在唐朝，东渡日本的鉴真带去了酱油的酿造方法，从此日本有了不蘸酱油就不吃鱼生的说法。之后，酱油的制作之法陆陆续续的传入了朝鲜、泰国、越南、菲律宾、孟加拉、印度等国家，等到英国人殖民到亚洲国家印度时，酱油制作方法正式传入欧洲，并且发展成了著名的“伍斯特郡味汁”，也即

2、后来风行欧美的辣酱油。到了清朝，如雨后春笋般的酱油作坊纷纷冒了出来，酱油的种类也多了起来，比如虾子、香蕈。在当时也对酱油有了简单的区分，如红酱油、白酱油。而对酱油提取工艺也有了正式称呼：“抽”。本色者是为“生抽”，而通过日照方式让其增色、酱味变浓者是为“老抽”。老抽基本较咸，多用于提色；生抽较甜，主要用于提鲜2。1.1 国内外研究概况在当代，酱油现在已经发展到家家户户必备的调味品之一，作为现代烹饪必不可少的调味品，它是用豆、麦、食盐经制油和发酵等程序酿制而成的。酱油成分也分外复杂，除了食盐以外，主要有氨基酸、糖类、色素以及香料等诸多成分，其味道多以咸味为主，除此以外还有鲜味、香味等3。酱油不仅

3、能够增加菜肴的固有香味还能在一定程度上起到改善味道的作用，对于菜肴色泽的改善也效果明显，使之更加秀色可餐。维生素和矿物质在酱油中的含量和种类非常的丰富，多食酱油可以减少人体胆固醇含量，还能降低心血管病的发病率，其中种类众多的成分还有防自由基伤害的功效4。曾有研究发现日本人因为爱吃酱油的习惯，其胃癌发病率远低于其他地区，紧随之后报道出了美国威斯康星大学的研究报告证实了结果。研究者在给老鼠服用致癌物亚硝酸盐的基础上分喂不同量的酱油，事实证明酱油食用量的多少与胃癌的患病率成反比关系5。相比其他地区，亚洲国家妇女的乳腺癌发病率也非常低，这类恶性肿瘤在美国易发，相关专家研究分析称，可能与美国妇女不喜食用

4、酱油有关，因为酱油中的黄铜能阻止人体形成新的血管，而恶性肿瘤的营养输送来源正是新血管。此外，酱油还有许多非常普遍的作用，它可以解热除烦，有解毒的作用，能用于治疗暑热烦满，能够治好初期痔疮，对妊娠和尿血病也有较好的效果，还对食物或者药物引起的中毒有一定疗效。改革开放以来我国酱油生产工艺多采用以下几种：（1）稀醪发酵工艺。根据发酵过程温度控制的不同，可分为保温稀醪发酵和常温稀醪发酵。前者制醪时间较长，成熟缓慢，后者温度多控制在42-45，酱醪成熟周期为2-3个月。其产品属于醇香型，香气较好。酱醪较稀有利于控制温度持续保温，在空气搅拌过程和管道运输方面都非常便利，多为自动化程度较高的大工厂用于大规模

5、的生产，不好的是产品色泽淡而无光，发酵所需时间过长，对保温设备和压榨设备的需求较大，不利于减少投资。(2)分酿发酵工艺。这个工艺设计是在原来固态低盐发酵酿造酱油工艺的基础上研究提出的，主要是增加了分酿环节。所谓分酿，即是把生产酱油的蛋白质原料豆粕和淀粉原料小麦进行分别处理、分别制曲，发酵，使两类原料分别在不同的条件下接受不同酶的催化分解，避免在同条件下各类酶的混战而产生不同分解物对酶互相抑制，同时便于人工控制蛋白酶和淀粉酶的最适温度条件，充分发挥酶的专一特性和最大活力作用，提高蛋白质分解效率，从而达到减少原材料投入的目的，也是速酿工艺发展的重要基础技术之一。（3）固稀发酵工艺。它是为了减少酱油

6、酿造时间以稀醪发酵法为基础改革出来的一种工艺，工艺流程在不同盐浓度和温度的基础上，实行高低温分别发酵，前期为固态低盐发酵，后期添加盐水采用稀醪工艺，总发酵周期为30天左右，可生产出比较满意的产品，色泽和香气都比较好，有较大的消费者。（4）固态无盐发酵工艺。目前研究出来的速度最快的发酵工艺，周期仅为56-72小时。优点是酶不再受到抑制作用，大大的缩短了工艺周期，对蛋白质与淀粉分解较彻底，有效的提高了原料利用率与发酵设备的利用率，采用浸出淋油方式，简化工序，弱化人工劳动力使用环节。缺点是风味较淡，酱香气严重不足，其发酵的温度为55-60，耐盐酵母菌S（Sacch rouxii）与T（Torulop

7、sis）以及乳酸菌不能存活，无法进行正常发酵。（5）固态低盐发酵工艺。酱醅含盐量控制在7%左右，酶制剂活性条件良好，是在固态无盐发酵基础上研究改革出来的，所产产品有较深的色泽，味道鲜美，后味深厚，相比无盐固态香气有较大的提高，操作基础易学，技术相对简化，管理方便，酱油提取方法采用浸出淋油的方式，产品数量和质量较稳定，生产造价较低。唯一不好的就是相比稀醪发酵与固稀发酵产品香气较淡。（6）高盐稀态发酵工艺。该工艺来源于日本。制醪所用盐水是16Be-18Be浓度的，其用量较多，大致为生产所投料量的2-2.5倍，盐含量占酱醅的17%左右，水分占酱醅的65%-70%，酱醅表现出流动性质，发酵周期为4-6

8、个月。产品颜色为红褐色，澄清透亮，具有浓郁的醇香，风味上佳。其不利点投资较大，压榨设备占其中较大的比重，还需较长的时间来进行发酵6。目前在生产工艺方面的改革研究一般是在以下几个方面。一方面是原料的选择和原料配比，酱油生产所用的原料分为两大部分：淀粉质原料和蛋白质原料。酱油的鲜味成分大部分来源于氨基酸（特别是天冬氨酸和谷氨酸的含量越高鲜味就越强），它是蛋白质水解的产物，所以蛋白质原料一般选用大豆或豆粕。酱油的香气和甜味以及可溶性无盐固形物的形成均需要淀粉质原料的参与。淀粉质原料不但是微生物营养成分的碳源，而且是发酵的基质。其水解所产生的糖类以及发酵形成的酸类、醇类、酯类和醛类都是构成酱油呈味和生

9、香的主要物质7。高质量的酱油均选用小麦和面粉作为原料。原材料和配比的不同对酱油的风味都有影响，在原料选择方面中国和日本都一样，在配比上日本一般选用一比一，而我国是一比一或者六比四。另一方面是发酵设备的技术革新。酱油酿造设备可分为六个大类，即蒸煮设备、制曲设备、发酵浸淋设备、消毒设备、输送设备、贮存和包装设备。对降低设备成本，提高设备自动化控制程度的提高是现在的主要研究方向。最后是制曲方面。自古以来就把制曲看作酱油酿造的关键技术环节，酿造出的酱油品质的优良关键在于曲子的质量好坏8，所以优质成曲的制作是酱油酿造的基础。制曲技术就是把纯种培养的种曲接入蒸煮处理过后的原料里并搅拌均匀，使米曲霉在最适宜

10、的条件下充分发育繁殖，分泌多种酶（如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、氧化酶等），为以后发酵作用提供酶源。成曲的制作也是一种粗酶的生产方法。对制曲要实行严格的品温控制，一般不要超过35。曲室的湿度也有很高的要求，否则会影响酶活的提高，一般要求相对湿度最好在95%以上。制曲的时间也需要控制，24-30小时为宜，周期不宜过长，因为过长的时间并不能提高酶活力。国外的酱油生产工艺主要以日本为代表，虽然日本酱油的制作方法是中国传播过去的，但是日本的酱油生产技术却发展的比中国更快，特别是纯菌种应用、原料处理、制曲、发酵、压滤等几个技术方面，并且自动化机械设备和纯菌种的应用都是日本首次试用成功的9。日本所普

11、遍采用的酱油生产工艺为高盐稀态发酵法。1.2 课题研究的意义我国根据酱油作为中国居民传统的调味品，具有消费普遍，消费量稳定，具有集中生成的趋势等特点，NaFeEDTA强化酱油研究项目也即铁强化酱油项目被我国营养与食品卫生研究所定为国民身体健康的基本策略之一。酱油是很好的添加剂载体，NaFeEDTA的强化对酱油的感官性状和品质均没有影响，并优于其它有代表性的铁盐类强化剂，是优质的缺铁性贫血的防御措施，并且不会因为铁含量过高而中毒10。目前全球的酱油年产量约为900多万吨，其中：中国大陆大约在600万吨，日本大致为120万吨，其他亚洲地区大约在260万吨左右。我国既是酱油的消费大国也是酱油产量严重

12、不足的大国，我国1975的酱油产量甚至没有100万吨，70年代末才增加到165万吨，80年代末突破200万吨，90年代末突增为460万吨。自我国改革开放以来，随着人民的生活水平的逐步提高，国人也越来越多的追求高质生活，酱油的销量特别是高档酱油的销量在稳步增加。我国的酱油生产企业数量必将持续增加，排除海天、李锦记、加加等大品牌，小企业的数量将迎来蓬勃的增长。高盐稀态发酵在日本取得重大的成功，在国内也逐步流行起来，以高盐稀态为生产工艺流程进行设计，以车间局部布置以及生产路线车间布置，通过设计使其美观、高效、经济、实用、方便、环保等。2 厂址的选择建厂地区和工厂场地位置的选择作为企业厂址选择和建设中

13、的重要环节，厂址的选择要依据建厂地区的自然环境、技术经济条件、行业特点的综合数据进行研究和分析从而做出最终的定位。厂址选择是否合理，对工厂前期的基础投资和建厂速度及企业后期的经济效益和社会效益有很大的影响11。本次设计厂址拟建在重庆市涪陵李渡新区工业园区，厂区拟建50000平方米。2.1 厂址环境地理 重庆市涪陵区位于重庆市中部，地处三峡库区腹地，位于乌江、长江交汇之处，被称为渝东门户之城。经济上属于长江经济带，是乌江干流开发区与武陵山扶贫经济开发区的结合部，是带动武陵山经济发展的领头城市。李渡新区是涪陵区最近几年划分的工业园区，紧邻长江。不管是环境还是地理位置都非常适合建厂。2.2 社会功能

14、调查功能划分：涪陵区乃重庆市十三五计划中的发展中心城市，是一小时经济圈核心城市之一，是渝东南部发展的重心城市，是成渝经济区东南部核心城市。未来发展前景：在今年即2016年的两会期间，涪陵区被确定为西部地区大开发的两个核心码头之一，是我国西部唯一的特种船舶制造基地，是西部十二省唯一的国家级船舶出口基地。涪陵区在未来将会被打造成西部地区水陆运输最大的港口，由此带来的经济发展与人民生活水平的提高，都对酱油厂的建设有非常好的作用，不论是在酱油的销量或者运输上，都非常有利。 3 工艺流程设计3.1 我国普遍采用的高盐稀态发酵工艺种类3.1.1 高盐稀态工艺（浸出法）以面粉、豆粕为主要原料，通过蒸料、制曲

15、、高盐等流程进行稀态发酵，其发酵周期为3-6个月，酱油采用浸出法进行滤出，在稀态发酵时，采用露天的传统方法，以日晒夜露的方式，充分利用太阳能直照使酱醪成熟，此工艺适合南方。3.1.2 固稀发酵工艺以脱脂大豆和小麦为主原料，在蒸熟的脱脂大豆与焙炒、粉碎后的小麦的均匀混合物中接入曲子，先固态发酵后稀发酵，成熟后的酱醪通过压滤得到酱油。此工艺是在高盐稀态发酵基础上改革出的一种缩短发酵周期的改进工艺。3.1.3 高盐稀态发酵工艺（压滤法）以经过脱脂后的大豆和经焙炒粉碎的优质小麦为原料，在稀态发酵第一步的前期采用低温控制发酵的方式，并人工加入培养的乳酸菌和酵母菌，成熟酱醪经压榨机压滤提取酱油，虽然发酵周

16、期较长（一般5-6个月），但是较长的发酵时间是高品质酱油生产的必须条件之一，所以本次设计选择该工艺。3.2 工艺流程图及操作要点3.2.1 工艺流程图 小麦筛选除杂焙炒粉碎 混合接种制曲制醪发酵压榨过滤质检调配 豆粕除杂润水蒸料冷却 盐水 酵母等 灭菌灌装成品图3-1 高盐稀态法生产酱油的生产示意图3.2.2 大豆原料处理 筛选：大豆的筛选和除杂（豆杆、豆皮、石子、铁质）。 大豆浸泡：将经过除杂筛选后的优质大豆按计算好的量准确称取，以大豆比水1:3的比例加入罐中进行浸泡。浸泡期间视情况而搅拌，观察到大豆出现吸水饱满、轻揉就能分开皮肉、切开豆粒中心完全湿润则表示浸泡完成，可进行下一步操作。 输料

17、：将前处理好的大豆定量加入蒸料锅中。 蒸料：按操作规范进行蒸料。 冷却：用水力喷射的形式降低物料的温度到指定范围内，即可出料进行下一步操作。 熟料质量标准感官：大豆外表颜色变为黄褐色，具有固有的豆香气溢出，大豆不互相粘连，没有夹心，豆粒整体富有弹性。理化：消化率85%，水分60%-62%，无N性蛋白。3.2.3 小麦原料处理 筛选小麦经过筛选除杂选出颗粒饱满，长度适宜的小麦。 焙炒将小麦放入炒麦机，质量合格之后在进行粉碎。 小麦焙炒质量焙炒后的小麦外观颜色变为淡茶色，有物料固有的小麦香气，含水量少于10%。 小麦粉碎经过焙炒处理之后的小麦，输入粉碎机里，按工厂具体粉碎要求2-4瓣进行粉碎。 感

18、官指标粉碎后的小麦不发生粘连现象，没有杂味，只有物料固有的香味。 理化指标水分10%。3.2.4 制曲 接种原料经蒸熟出锅后，用绞龙或者扬散机扬开热料（同时也起到打碎结块的作用），待料冷却至40左右开始接种，接种量为0.3%-0.5%。 培养将冷却接种后的曲料转移到曲室，尽量保持料层松、均、平，防止压实。每小时进行一次曲料温度人工记录，并观察曲室温度是否在控制温度内，确保将整个工艺的温度都始终控制在规定之内，符合生产工艺的规定。根据实际观察情况，在培养大概8小时左右，需要间断性的供给空气给曲料。随后培养大致4个小时，曲料颜色变为白色且出现结饼现象，培养的曲料温度升至36左右时即可翻曲，翻曲后的

19、曲料应该保持料层松、均、平，防止压实，翻曲之后4-6小时左右，当曲料温度升到36且物料整体出现结饼有裂缝即可再次翻曲，要求同第一次翻曲。当曲料进行30小时左右的培养之后，观察到出现较多的淡黄绿色，表明曲料已经成熟了。 成曲质量标准感官指标：菌丝排列紧密整齐，外观为嫩黄绿色，固有的香气浓郁，无杂味，富有弹性，曲料质地疏松柔软，手感不粗糙。理化指标：中性蛋白酶活力1000-1500单位/克（千基）（福林法）。培养后成曲水分：28%-32%。细菌数：不超过50亿个/克（千基）。 拌盐水使用出曲绞龙设备，将成曲和盐水混合均匀，再送入发酵罐进行发酵，盐水使用量为曲量的2.5倍左右。3.2.5 酵母的培养

20、 酵母培养（以扩充培养至300L为例）试管原菌 一级摇床培养 二级摇床培养 一级种子罐培养 二级种子罐扩大培养见表3-2麦芽汁培养基：12Bx麦芽汁100ml，琼脂2g。酱油培养基：生酱油质量分数为15%，食盐质量分数为12%，葡萄糖含量5%，不足的由自来水补。表3-2酵母培养表试管培养一级摇床培养二级摇床培养一级种子罐培养二级种子罐培养容器1.8x18cm试管500ml三角瓶1000ml三角瓶500L种子罐1000L种子罐装量5-10ml110ml300ml200L700L培养基麦芽汁斜面培养基酱油液体培养基酱油液体培养基酱油液体培养基酱油液体培养基接种量1-2环一支试管接两瓶10-12%1

21、0-15%35-40%培养时间2-3天24-30小时24-30小时12-16小时12-16小时培养温度28-3028-3228-3228-3228-32 以一级种子罐操作培养为例种子罐灭菌：蒸汽常压灭菌30分（95%-100%）。备料：生酱油30L，葡萄糖10kg，食盐水和自来水适量，料液定量为200L，食盐补足12%。物料灭菌：升温到90（半个小时），自然降温到35以下。培养：30-32，培养12-16小时，培养全过程采用循环水持续保温，培养全过程还需底部通风。培养12小时后，将符合下列要求的种子接入发酵罐里。表3-3种子要求种子要求发芽率酵母数酵母16%2.5亿个/毫升酵母添加量：理论要求

22、每一百克酱醪中酵母含量大于107-108个。3.2.6 发酵工艺 发酵罐要有假底和出料口，采用的材质应能防止腐蚀。 预先配制好18Be/20的食盐水溶液，用其与酱油曲混合，起到润湿作用即可，然后打入发酵罐制醪，不足的用食盐水不足，全过程所用总量为原料的2-2.5倍。 制醪完成之后注意观察，根据情况在第三天左右就应该开始抽油进行淋浇，淋油量的用量比为原料量的10%左右，之后严格控制操作流程，每两周进行一次淋油，该操作流程对流速的控制要求较高，必须用严格的控制操作来使酱醅受到均匀的淋浇，这样才能不破坏酱醅整体的的多孔性。 发酵流程，制醪时严格把关控制温度为15，发酵前期严格控制温度在15，发酵时间

23、控制在30天，发酵中期严格控制温度为28-30左右，发酵时间控制为90天，发酵后期根据环境采用控制常温发酵的方式，发酵时间控制为30天。当酱醅中的豆粒开始溃烂，酱醅的表面颜色光泽开始转暗，酱醅液中的氨基酸态氮的含量约为1g/100ml，含量保持七天波动基本平衡时，则表明酱醅已经可以进行榨油操作。3.2.7 榨油酱醪输送压榨罐布酱自淋预压重压生油分离3.2.8 成品 酱油的批兑各个批次榨取出来的酱油的等级是不一样的，此时需要采用批兑工艺批兑成统一等级，根据实际情况，准确计量使用的必要食品添加剂的计量，并保证充分均匀混合。 酱油灭菌灭菌温度85，时间60分钟。 过滤与澄清采用静置澄清或者过滤的方式

24、，静置时间是5-7天。 检验 执行GB18186-2000高盐稀态酱油规定进行检验产品合格与否并判断是否放行，具体见表。表3-4感官指标项目指标色泽淡红褐色或红褐色，色泽鲜艳而富有有光泽香气浓郁的酱香及酯香气滋味味鲜美、醇厚、鲜、咸、甜适口体态澄清表3-5理化指标项目指标（二级）可溶性无盐固形物g/100ml10.00全氮（以氮计）g/100ml1.00氨基酸态氮（以氮计）g/100ml0.55表3-6卫生指标项目指标砷（以砷计，mg/L）0.5铅（以铅计，mg/L）1.0食品添加剂按GB2760规定黄曲霉素B（微克每公斤）5菌落总数（每毫升菌落数）50000大肠菌数（每百毫升中）30致病菌不

25、得检出 包装成品进行包装，包装后统一放到仓库缓冲间等待抽查，合格后可进入销售仓库。4. 工艺计算4.1 物料衡算4.1.1 工艺技术指标及基础数据 见下列各表。表4-1 发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a100000年生产天数d/a300发酵周期d150产品日产量t/a334产品规格ml/瓶600表4-2 原料损失表项目名称百分比（%）原料配比豆粕60小麦40物料损失贮存损失1.5粉碎损失0.8发酵损失1.6装瓶损失2总损失5.94.1.2 以1t原料量为基准进行衡算1t原料中豆粕600kg，含蛋白60%，60060%360kg小麦400kg，含蛋白15%，40015%60kg原

26、料中总氮量为4206.2567.2kg总损失5.9%，67.267.25.9%63.2352kg标准二级酱油中总氮量为1.2g/100ml则转化为酱油为1005269600ml酱油的密度为1.17g/ml，则酱油的质量为52696001.170.0016165.432kg6.165432t1t原料在生产过程中质量变化：贮存损失1.5%后，100010001.5%985kg粉碎损失后，9859850.8%977.12kg润水加水100%（以豆粕为基准），则加水600（11.5%0.8%）586.2kg蒸煮后熟料含水50%，977.12977.1250%1465.68kg接种0.5%，接种量为14

27、65.680.5%7.3284kg接种后，1465.687.32841473.0084kg发酵加盐水150%，1473.0084150%2209.5126kg13Be盐水含盐量13.5%，则配制盐水需要盐2209.512613.5%298.2842kg需要水2209.5126298.28421911.2284kg加盐水后，1473.00842209.51263682.521kg发酵后期补盐使总盐为18%，则3682.52118%662.8538kg补盐总量为662.8538298.2842364.5696kg加盐后3682.521364.56964047.0906kg发酵损失1.6%后，404

28、7.09061.6%3982.3371kg4.1.3年产10万吨酱油厂的物料衡算表表4-3物料衡算表物料名称对1t混合原料每天平均年产100000吨混合原料1000kg52.9134t15874.0217t豆粕600kg31.748t9524.4317t小麦400kg21.1653t6349.59t熟料1465.68kg77.5446t23263.3763t发酵前3682.521kg129.8872t38966.1553t发酵后3982.3371kg150.8146t45244t酱油质量6.165432t334t100200t酱油体积5269600ml285470.0854L85641025.

29、62L产量8782.6666瓶47.5783万瓶14273.49万瓶4.2水平衡计算4.2.1 润水量润水量100%，则全年润水量为15874.0217（11.5%0.8%）15508.9192吨4.2.2 发酵前加盐水耗水量根据物料衡算中一顿混合原料在该步骤耗水量为1911.2284kg，可知全年耗水量为15874.20171.911228430338.8811吨4.2.3 生产过程耗水总量根据全年润水量15508.9192吨和全年发酵前加盐水量30338.8811吨可得生产过程全年耗水量15508.919230338.881145847.8003吨 5 设备的计算与选型5.1 发酵罐的计算

30、5.1.1 发酵罐容积的计算每天生产发酵液体积VM（酱醅）/150106/1.5100m3装填系数0.8，则发酵罐公称容积为V100/0.8125m3取150m3发酵罐5.1.2 发酵罐数量的确定NV0t/24Va12515024241500.8156.25（个）又一年有两个发酵批次，每个批次需要78.125个发酵罐，取整为79个。考虑到设备和管道的投入，故选用500m3的发酵罐，数量为20个。5.1.3 发酵罐直径和高度计算 H1.9D V全V筒2V封500m3解得D2H/40.15D3500D6.72m H1.9D12.768m5.1.4 罐体主要构件尺寸的选择与计算 罐体考虑到压力、温度、腐蚀等因素，选择罐体封头的材料和罐体材料，封头结构与罐体的链接方式。因为发酵液有微弱的腐蚀性，封头和罐体都采用16M